Инновации 7 Июня 2022

Всмотреться в тонкий кишечник

Сотрудники Инжинирингового центра НИЯУ МИФИ запускают проект по усовершенствованию разработанной ими ранее эндоскопической капсулы. Цель — сравняться с лучшими мировыми аналогами
Всмотреться в тонкий кишечник
Эндоскопическая капсула проходит по желудочно-кишечному тракту, записывает видеосигнал и передает его на внешнее считывающее устройство
Пресс-служба НИЯУ МИФИ

Эндоскопическая (заглатываемая человеком) капсула — наиболее технологически продвинутый инструмент исследования ЖКТ. Ее важнейшие преимущества по сравнению традиционными методами — безболезненность использования и возможность обследования тонкой кишки, часто оказывающейся очагом онкологических заболеваний.

«Наша разработка представляет собой одноразовую капсулу диаметром 11 миллиметров, — рассказал “Стимулу” руководитель Инжинирингового центра НИЯУ МИФИ Владимир Клоков. — В режиме реального времени она записывает видеосигнал и передает его на внешнее считывающее устройство, которое выполнено в виде жилетки. Пациент надевает жилетку на тело и достает капсулу из упаковки, после вскрытия упаковки она активируется. Затем человек ее проглатывает и ходит в этой жилетке целый день, пока капсула проходит по желудочно-кишечному тракту».

На жилетке размещены 12 датчиков, которые подключены к считывающему блоку. Этот блок собирает информацию со всех датчиков, записывает видеоизображение, сохраняет всё во внутренней памяти, а потом, после обследования, выгружает эти данные на так называемое автоматизированное рабочее место (АРМ) врача. Врач просматривает изображение, а специальные алгоритмы помогают ему находить в этой картинке аномалии в желудочно-кишечном тракте.

В корпус капсулы вмонтирована линза. На фокусном расстоянии от линзы на печатной плате размещена матрица, на плате также находятся кодек и микроконтроллер, который обрабатывает информацию и через передатчик на частоте 2,4 ГГц передает радиосигнал на датчики, расположенные на жилетке.

«Это не Wi-Fi и не Bluetooth, — поясняет Владимир Клоков. — Это проприетарный протокол, который мы специально разрабатывали, в том числе для обеспечения энергоэффективности, потому что Wi-Fi и Bluetooth потребляют очень много энергии».

Корпус устройства изготавливают в Инжиниринговом центре МИФИ, линзы также российские, а вот вся остальная начинка — матрица, печатная плата, кодек, контроллер — импортные. Отечественные компании пока не производят электронику с необходимыми для эндоскопической капсулы характеристиками.


КЛОКОВ.jpg
Руководитель Инжинирингового центра НИЯУ МИФИ Владимир Клоков
Пресс-служба НИЯУ МИФИ

Вывести на уровень иностранных аналогов

Применяемый в настоящее время вариант эндоскопической капсулы под названием «Ландыш», созданный в Инжиниринговом центре МИФИ, способен действовать в течение восьми часов и осуществлять съемку со скоростью три кадра в секунду. «Ландыш» прошел необходимые испытания и получил регистрационное удостоверение на медицинское изделие от Росздравнадзора; была изготовлена пробная партия из 100 инновационных устройств. Кроме того, разработаны и изготовлены опытные партии считывателя и АРМ врача.

«Проектировать устройство мы начали еще в 2013 году, “Ландыш” прошел все клинические испытания и в 2018-м получил регистрационное удостоверение, — рассказывает Владимир Клоков. — На тот момент разработка была конкурентоспособна, но сейчас рынок уже шагнул вперед, и пришло время улучшить параметры в соответствии с новейшими тенденциями»

magnifier.png На жилетке размещены 12 датчиков, которые подключены к считывающему блоку. Этот блок собирает информацию со всех датчиков, записывает видеоизображение, сохраняет всё во внутренней памяти, а потом, после обследования, выгружает эти данные на автоматизированное рабочее место врача

В частности, капсула должна получить две телекамеры с разных сторон, что позволит увеличить угол обзора почти до 360 градусов (сейчас капсула МИФИ оборудована одной телекамерой с углом обзора 140 градусов).

Еще одна перспективная технология исследования, которую хотят внедрить специалисты Инжинирингового центра, — аналог Face ID на телефонах: в устройство встраивается лазер и фотоприемная матрица, которая позволяет получать объемное изображение внутренней поверхности кишки. Это поможет выявлять разного рода аномалии. Кстати, такой функции нет ни в одном подобном устройстве. Кроме того, в планах ученых — без сокращения срока работы прибора добиться уменьшения диаметра капсулы с 11 до 9 мм.

«Чем меньше размер, тем лучше, — поясняет исследователь. — Диаметр нынешней капсулы — 11 миллиметров, а если предмет всего на миллиметр толще, он может застрять в кишке».

На разработку устройства уйдет около двух лет, еще примерно полтора года займут испытания. То есть реальный срок выхода на рынок составит три с половиной — четыре года. Для медицинского изделия, которое попадает в тело человека, это обычная практика. По словам разработчиков, если удастся выйти на массовое производство, то одно обследование с использованием устройства будет стоить 30‒40 тыс. рублей, это вполне конкурентоспособная цена.

Возможным партнером разработчиков из МИФИ может стать Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова, сейчас с ним ведутся переговоры.


Для тонкого кишечника

Помимо России эндоскопические капсулы производятся в Израиле, США, Швейцарии, Южной Корее, Японии. Несмотря на то что капсула проходит через весь желудочно-кишечный тракт, заменить стандартные эндоскопические исследования она не может, так как полноценно обследует только тонкий кишечник. Но это очень важная особенность, поскольку отделы тонкого кишечника невозможно исследовать с помощью других диагностических процедур (колоноскопии, гастроскопии, УЗИ и т. д.). И с появлением этих устройств стала возможна ранняя диагностика опухолей тонкого кишечника, которые до этого выявлялись только на последней, неоперабельной стадии.

Есть у этого метода и недостатки. Капсула неуправляема, ее продвижение по ЖКТ хаотично и непредсказуемо, врач не может ее остановить, повернуть под нужным углом, приблизить к пораженному участку. Капсульная эндоскопия не позволяет уточнить природу выявленной опухоли (доброкачественная она или злокачественная), поскольку отсутствует возможность взятия биопсии, то есть кусочка ткани для последующего анализа.

magnifier.png Еще одна перспективная технология исследования, которую хотят внедрить специалисты Инжинирингового центра, — аналог Face ID на телефонах: в устройство встраивается лазер и фотоприемная матрица, которая позволяет получать объемное изображение внутренней поверхности кишки

В ходе процедуры не предусмотрено и проведение каких-либо лечебных манипуляций, например удаления инородного предмета из желудка, небольших доброкачественных опухолей/полипов, прижигания, перевязки или клипирования сосудов с гемостатической целью (остановить внутреннее кровотечение при открывшейся язве желудка). Эти манипуляции можно сделать только во время проведения стандартной гастро- или колоноскопии.

Назначают видеокапсульную эндоскопию при следующих состояниях:

— анемия, если при гастроскопии и колоноскопии не выявлено скрытых кровотечений и причин для снижения уровня гемоглобина: обследование позволит выявить язвы или опухоли тонкой кишки;

— острое желудочно-кишечное кровотечение, если не обнаружен его источник в желудке или толстом кишечнике;

— подозрение на болезнь Крона, поскольку очаг поражения может локализоваться в той области, где невозможно проведение колоноскопии;

— диагностика полипов кишечника;

— сопутствующая патология тонкой кишки при некоторых аутоиммунных заболеваниях;

— подозрение на целиакию (непереносимость глютена);

— постоянные боли в области живота, когда другие методы диагностики отклонений не выявляют.

 

Темы: Инновации

Еще по теме:
20.06.2022
Начав несколько лет назад с модернизации российского «Варяга», Китай на прошлой неделе спустил на воду уже третий авиано...
17.06.2022
Российские исследователи создали нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики онкологическ...
10.06.2022
Специалисты Роспотребнадзора и инженеры петербургского Политеха визуализировали статистическую информацию, которая описы...
02.06.2022
Эксперты «Лаборатории Касперского» выпустили отчет о новых тенденциях в мире киберугроз. Одна из главных на сегодняшний ...
Наверх